不同品種小米對黃酒風味影響的研究

石黎琳，李 安，牟方婷，張惟廣*

（西南大學食品科學學院，重慶 400715）

黃酒是世界著名的釀造酒之一，也是中國特有的酒種，近來黃酒因其細膩清爽的口感和高雅的香氣，越來越受到消費者的喜愛。傳統(tǒng)黃酒生產(chǎn)工藝中主要采用糯米、粳米、秈米等作為釀造原料，也有一些使用青稞、黍米等具有地域特色的原料來釀造[1-2]。小米作為一種營養(yǎng)價值極高的天然功能性食品，在開發(fā)應用方面有得天獨厚的優(yōu)勢，目前已有許多關于小米在酸奶、面包、嬰兒輔食等產(chǎn)品中的應用研究，由于小米具有高支鏈淀粉含量和高營養(yǎng)價值，因此其很適合作為黃酒釀造的原料。目前對小米黃酒的研究主要集中在釀造工藝的研究[3-4]，對小米黃酒中風味成分的研究相對較少，所以研究不同小米品種對其所釀造黃酒中風味成分的影響具有一定的意義。

黃酒的風味是評價其品質(zhì)的重要指標之一，酒體中的揮發(fā)性風味物質(zhì)對黃酒整體風味有著重要貢獻，而不同原料釀制的黃酒風味成分也有所不同。

由于黃酒中的揮發(fā)性風味成分組成復雜、含量各異且多數(shù)質(zhì)量濃度較低，不同的風味成分具有不同的揮發(fā)性、溶解性、極性及穩(wěn)定性等提取特性，且受黃酒復雜基質(zhì)如酒精的影響。因此，僅通過單一的提取分離和檢測分析方式對黃酒中的揮發(fā)性風味成分定性定量分析較為困難。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用檢測技術（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）是目前在風味物質(zhì)檢測中應用最為廣泛的一種技術，其利用質(zhì)譜儀可對樣品中單個風味物質(zhì)進行定性定量鑒定，具有多種優(yōu)點。根據(jù)目前相關的研究[5-8]，本研究利用頂空固相微萃?。╤eadspace solid phase microextraction，HS-SPME）提取技術和GC-MS聯(lián)用檢測技術對不同品種小米釀造黃酒中的風味物質(zhì)進行差異分析，為選取不同品種小米釀造黃酒提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

5種小米（黃金1號，小香谷，大金苗，晉谷21，東方亮）：市售。安琪釀酒曲（紹酒風味T3）、安琪高活性干酵母：安琪酵母股份公司。

氫氧化鈉、鹽酸、硫酸銅、硫酸鉀、硫酸、硼酸、甲基紅指示劑、亞甲基藍指示劑、無水乙醇、無水乙醚、石油醚、乙酸鉛、硫酸鈉、氯化鈉、酒石酸鉀鈉、亞硫酸鈉、甲醛、亞鐵氰化鉀（均為分析純）：成都科龍化工試劑廠；正構(gòu)烷烴混標C3～C9（色譜純）、正構(gòu)烷烴混標C10～C25（色譜純）：百靈威科技有限公司；2-辛醇（色譜純）、D-無水葡萄糖（色譜純）：美國Sigma公司。

1.2 儀器與設備

DGG-9240B電熱恒溫鼓風干燥箱：上海森信實驗儀器有限公司；SKD-200凱氏定氮儀：上海沛歐儀器有限公司；LHS-150SC恒溫培養(yǎng)箱：上海齊欣科學儀器有限公司；PB-10酸度計：德國賽多利斯集團；UV1000紫外可見分光光度計：上海天美科學儀器有限公司；手動SPME進樣器、50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取頭：美國supelco公司；QP2010氣質(zhì)聯(lián)用儀：日本島津公司。

1.3 方法

1.3.1 小米原料基本營養(yǎng)成分測定

水分含量按照GB 5009.3—2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》[9]中的直接干燥法進行測定。蛋白質(zhì)含量按照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質(zhì)的測定》[10]中的凱氏定氮法進行測定。脂肪含量按照GB 5009.6—2016《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》[11]中的索氏抽提法進行測定。淀粉含量按照GB 5009.9—2016《食品安全國家標準食品中淀粉的測定》[12]中的酸水解法進行測定。

1.3.2 小米黃酒釀制工藝流程及操作要點[13]

操作要點：浸米后常壓蒸煮50 min（考慮小米的特性）再進行糖化；主發(fā)酵結(jié)束后密封，于18 ℃陳釀15 d進行后發(fā)酵；后發(fā)酵結(jié)束離心分離酒糟（8 000 r/min、15 min），取上清液。

浸米條件：加水量150%、20 ℃浸米36 h；糖化條件：酒曲添加量0.6%，30 ℃糖化60 h；主發(fā)酵條件：酵母添加量0.22%，32 ℃發(fā)酵5 d。

1.3.3 小米黃酒基本理化指標測定和感官評價

還原糖：3,5-二硝基水楊酸法[14]測定；酒精度、總酸按照GB/T 13662—2018《黃酒》[15]測定。出糟率：酒糟質(zhì)量與分離前酒糟醪液總質(zhì)量之比。試驗平行3次，各指標取平均值。

選10名經(jīng)培訓的人員組成感官品評小組。要求小組成員從小米黃酒的色澤、香氣、口感、典型性和組織狀態(tài)5個方面進行評分，結(jié)果取平均值。小米黃酒品質(zhì)的優(yōu)劣以綜合得分為依據(jù)，滿分100分，59分及以下為不合格，60～79分為良好，80～100分為優(yōu)質(zhì)[16]。

1.3.4 揮發(fā)性風味成分測定

參考劉敬科等[17]的方法，采用HS-SPME萃取方式及GC-MS分析技術，比較不同品種小米釀造所得黃酒中的揮發(fā)性風味成分。

頂空固相微萃?。喝? mL小米黃酒樣品于20 mL頂空瓶中，加入2 g氯化鈉以促進香氣的揮發(fā)，再加入10 μL（491.4 mg/L）2-辛醇內(nèi)標溶液，平衡5 min，采用50/30 μm DVB/CAR/PDMS三相萃取頭，于50 ℃吸附萃取50 min后，在250 ℃進樣口溫度條件下解吸附5 min，進行GC-MS分析。

氣相色譜條件：色譜柱為DB-5MS石英毛細管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；進樣口溫度250 ℃；程序升溫，初始溫度40 ℃保持5 min，以2.5 ℃/min升至65 ℃保持1 min，以5 ℃/min升至200 ℃保持2 min，以10 ℃/min升至250 ℃保持2 min；載氣：氦氣（純度＜99.999%）；壓力47.7 kPa；柱流量1.0 mL/min，分流比4∶1。質(zhì)譜條件：電離方式為電子電離（electronic ionization，EI）源；電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃；質(zhì)譜掃描范圍m/z 50～550；采集模式，全掃描。

定性方法：試驗數(shù)據(jù)處理由GC-MS Solution軟件系統(tǒng)完成，C3～C9、C10～C25正構(gòu)烷烴標準品與樣品相同條件經(jīng)GC-MS分析，由保留時間計算得保留指數(shù)（retention index，RI），再結(jié)合美國國家標準與技術研究所（national institute of standards and technology，NIST）08譜庫檢索進行定性。

定量方法：采用峰面積歸一化法計算各揮發(fā)性成分相對含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種小米基本營養(yǎng)成分含量分析

5個品種小米的基本營養(yǎng)成分如表1所示。由表1可以看出，5個小米品種中水分含量最高的是東方亮為（12.91±0.19）%，最低的是大金苗為（11.07±0.14）%；脂肪含量最高的是東方亮為（5.36±0.05）%，最低的是小香谷為（2.22±0.09）%；蛋白質(zhì)含量最高的是晉谷21為（11.34±0.08）%，最低的是黃金1號為（8.94±0.08）%；粗淀粉含量最高的是黃金1號為（73.77±0.13）%，最低的是晉谷21為（69.25±0.11）%。對于傳統(tǒng)大米釀制黃酒有研究表明，大米中脂肪含量與黃酒的出酒率呈負相關[18]，因此脂肪含量低的小米品種更適合用于釀酒。同時有研究表明[19-21]，降低原料中蛋白質(zhì)含量能有效控制黃酒中由過量高級醇帶來的異味以及酒體中氨基甲酸乙酯和生物胺等有害物質(zhì)含量，因此從酒的安全性方面來看，蛋白質(zhì)含量相對較低的小米品種更適合用于釀酒。另外由于淀粉顆粒吸水后會膨脹，所以較高的淀粉含量有利于小米吸水，可以促進小米糖化發(fā)酵過程，轉(zhuǎn)化生成更多的還原糖。

表1 不同品種小米基本營養(yǎng)成分及含量Table 1 Basic nutrient contents of different kinds of millet

2.2 不同品種小米釀造黃酒基本指標分析

5個品種小米所釀黃酒的基本理化指標及感官評價如表2所示。由表2可以看出，在相同發(fā)酵條件下，不同品種小米所釀黃酒的主要理化指標差異較大。酒精度最高的是小香谷為（12.73±0.06）%vol，最低的是東方亮為（11.09±0.06）%vol；總酸含量最高的是小香谷為（6.67±0.07）g/L，最低的是黃金1號為（5.53±0.05）g/L；還原糖含量最高的是晉谷21為（5.49±0.09）g/L，最低的是小香谷為（4.65±0.08）g/L；出糟率最高的是晉谷21為（23.09±0.26）%，最低的是黃金1號為（18.66±0.18）%；感官評分最高的是小香谷為（89.66±0.89）分，最低的是黃金1號為（81.75±0.71）分。小香谷和黃金1號所釀小米黃酒酒精度較高，還原糖含量較低，發(fā)酵最徹底，與其他3個品種差異顯著（P＜0.05）。東方亮、晉谷21所釀小米黃酒酒精度均低于11.5%vol，還原糖含量較高，發(fā)酵程度不如其他3個品種，這可能是由于不同品種的小米中直、支鏈淀粉含量不同，進而酵母對其利用程度不同。綜合小米黃酒幾個主要理化指標分析，小香谷所釀小米黃酒酒精度較高，發(fā)酵徹底，出糟率低，并且感官評分最高，品質(zhì)最優(yōu)。

表2 不同品種小米釀造黃酒的基本指標Table 2 Basic indicators of Huangjiu brewed with different kinds of millet

2.3 不同品種小米釀造黃酒揮發(fā)性風味成分比較分析

2.3.1 不同品種小米黃酒揮發(fā)性物質(zhì)種類分析

不同品種小米黃酒風味物質(zhì)GC-MS分析總離子色譜流圖如圖1所示。

圖1 不同品種小米黃酒風味GC-MS分析總離子流色譜圖Fig.1 Total ion chromatogram of flavor of different varieties of millet Huangjiu analyzed by GC-MS

表3 不同品種小米黃酒揮發(fā)性風味成分Table 3 Volatile flavor components of different varieties of millet Huangjiu

續(xù)表

續(xù)表

續(xù)表

續(xù)表

通過HS-SPME和GC-MS聯(lián)用技術定性定量分析可獲得5個品種小米所釀小米黃酒中揮發(fā)性風味成分的種類和含量如表3所示。統(tǒng)計得出，5個品種小米黃酒共檢測出222種風味物質(zhì)，分別有酯類、醇類、酸類、醛酮類、萜烯類、芳香族、烷烴類和其他種類的化合物，其中黃金1號、小香谷、大金苗、晉谷21及東方亮所釀小米黃酒分別檢測出56、92、98、81、74種風味物質(zhì)。

由測定結(jié)果可知，不同原料品種釀造的小米黃酒中風味成分差異較大，測定出的風味成分中有5種物質(zhì)為5個品種小米黃酒共有，其中酯類化合物4種：辛酸乙酯具有菠蘿、蘋果樣的香韻和白蘭地的酒香味，該物質(zhì)對甘薯燒酒的風味也有重要貢獻[22]；己酸乙酯具有曲香、菠蘿香型的香氣，常用于曲酒調(diào)香，是傳統(tǒng)黃酒的典型香氣[23]；丁二酸二乙酯又名琥珀酸二乙酯，具有西瓜的香氣；乙酸乙酯具有清靈、微帶果香的酒香，但易擴散不持久，為傳統(tǒng)黃酒主要的酯類物質(zhì)之一[24]。共有的醇類化合物僅1種，為β-苯乙醇，其具有玫瑰花香、茉莉花香、蜂蜜香等多種香氣，是傳統(tǒng)黃酒中最為重要的高級醇成分，其對黃酒風味具有重要影響[25]。另外，3-甲基丁醇、棕櫚酸乙酯、癸酸乙酯、辛酸乙酯、油酸乙酯、月桂酸乙酯、十四酸乙酯、乙酸苯乙酯等傳統(tǒng)黃酒典型風味成分在多數(shù)品種小米黃酒中也均有檢出。

此外，5個品種小米黃酒均有檢測出其獨有的風味成分，這說明不同品種小米黃酒中揮發(fā)性風味成分種類差異較大。如黃金1號中含有的乳酸異戊酯在汾酒和葡萄酒中也有檢出[26-27]，但其含有的巰基乙酸具有令人不愉快的氣味；小香谷中含有香草醛，具有香草氣味，是香草豆的香味成分；大金苗中含有蘑菇醇，具有蘑菇、薰衣草、玫瑰和干草香氣；晉谷21中含有丙酸乙酯，具有蜜糖、香蕉、菠蘿、奶油香型香氣，在多種果酒及白酒中均有檢出[28-29]；東方亮中含有甲酸己酯、丁酸異戊酯、辛醛等，分別具有蘋果香氣、甜橙香氣及強烈的香蕉和洋梨香氣。這些風味在小米黃酒中雖然含量較低，但同時其閾值也較低，所以對小米黃酒的總體香氣有較大貢獻并起著重要的作用。

酯類和醇類化合物為小米黃酒的主要風味物質(zhì)，其中酯類化合物中黃金1號、小香谷、大金苗、晉谷21、東方亮分別含有25種、40種、41種、36種、28種，醇類化合物分別含有13種、12種、11種、11種、10種。其余幾類化合物雖然有很多種類在酒中被檢測到，但總體來看其物質(zhì)濃度相對酯類和醇類物質(zhì)較低。

醇類物質(zhì)主要是原料中的蛋白質(zhì)、氨基酸和糖類在發(fā)酵過程中降解而成，為黃酒中呈味成分之一，所以蛋白質(zhì)含量過低會導致酒體中風味物質(zhì)種類較少，風味較差。由GC-MS檢測結(jié)果結(jié)合不同品種小米原料的基本營養(yǎng)成分分析可以看出，黃金1號的蛋白質(zhì)含量相對其他品種較低，同時其在揮發(fā)性風味成分的總數(shù)和酯類數(shù)量上也顯著低于其他品種，造成其風味豐富程度較差，酒體風味較為寡淡。相反，小香谷、大金苗、晉谷21的蛋白質(zhì)含量相對較高，其風味成分種類也較為豐富。而東方亮雖然有較高的蛋白質(zhì)含量，但其風味成分種類豐富程度并不算高，這可能是由于其他成分的影響。

酯類物質(zhì)是小米黃酒風味成分中最多的一類，釀造初期酯類物質(zhì)主要來自酵母發(fā)酵，而在陳釀過程中醇類與酸類進行酯化反應使酯類化合物不斷增加。醛酮類物質(zhì)常具有特殊的香氣，與酸類物質(zhì)對總體香氣起到協(xié)調(diào)、融合的作用。烷烴類化合物一般對總體風味的貢獻很小，可忽略。

不同品種小米黃酒揮發(fā)性風味成分不僅在種類上差異較大，其共有成分含量差異也較大。其中β-苯乙醇和丁二酸二乙酯在不同品種小米中的含量差異較其他3種風味物質(zhì)更為顯著，而辛酸乙酯在黃金1號和小香谷中的含量則較為接近。除己酸乙酯外，晉谷21中其余4種風味物質(zhì)含量均較高且在適宜濃度范圍，具有更濃郁的香氣。

2.3.2 不同品種小米黃酒揮發(fā)性物質(zhì)種類主成分分析

對不同品種小米黃酒中的揮發(fā)性物質(zhì)種類進行主成分分析，得到揮發(fā)性物質(zhì)種類的載荷圖（圖2a）和不同品種小米黃酒的得分圖（圖2b）。

圖2 不同品種小米黃酒中揮發(fā)性物質(zhì)種類的主成分分析Fig.2 Principal component analysis of volatile substances types in different varieties of millet Huangjiu

由圖2可知，第一主成分占51.066%，第二主成分占34.064%，累計方差貢獻率達到85.130%，表示能夠解釋樣品中的大部分信息。由圖2a可知，酯類（載荷系數(shù)為0.997）與第一主成分呈高度正相關，醇類（載荷系數(shù)為-0.937）與第二主成分呈高度負相關。由圖2b可知，晉谷21與小香谷的距離較近，說明這兩種小米釀制的黃酒中的揮發(fā)性物質(zhì)種類在第一主成分和第二主成分上相差不大，而東方亮、大金苗、黃金1號所釀黃酒樣品都獨立于各自的象限中，與其他樣品距離較遠，說明這幾種樣品中的揮發(fā)性物質(zhì)種類存在較大差距。

3 結(jié)論

本研究用5個不同品種的小米作為原料釀造黃酒，對不同品種的原料進行了基本營養(yǎng)成分的分析，并利用HS-SPME提取技術和GC-MS聯(lián)用檢測技術對不同品種小米釀造黃酒中的風味物質(zhì)進行了分析。結(jié)果表明，不同品種原料小米釀造的黃酒中風味物質(zhì)的種類和含量都有較大差異，5個品種的小米黃酒中所共有的風味物質(zhì)較少，各個品種均含有其獨有的風味成分。說明釀造原料對小米黃酒中的揮發(fā)性風味成分有明顯的影響，應綜合考慮各個方面，選取適合的小米品種作為釀造原料才能更好的保證小米黃酒的綜合口感，此研究結(jié)果為選取小米品種釀造黃酒提供了科學依據(jù)。